海油陸采平臺沖刷防護(hù)及斷面穩(wěn)定性試驗(yàn)解析

摘要：受時(shí)代發(fā)展、科學(xué)技術(shù)發(fā)展的影響，人們在生活中對于各種能源的需求逐漸提升?，F(xiàn)階段陸地中的油氣資源在不斷的開采下已經(jīng)逐漸枯竭，因此對于油氣的開采逐漸由陸地轉(zhuǎn)為海洋領(lǐng)域。通過勘察得知，在一些距離較近的淺海區(qū)具有油田資源，但是因?yàn)槠鋮^(qū)域不能設(shè)置采油平臺進(jìn)行油田的開采，主要以海油陸采的形式進(jìn)行油田的開采。但是建設(shè)海油陸采平臺需要注意對其沖刷防護(hù)，提高斷面的穩(wěn)定性，文章圍繞海油陸采平臺的沖刷防護(hù)，對其斷面的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)，通過具體工程的分析，從而提出面對沖刷防護(hù)的具體措施。

關(guān)鍵詞：海油陸采平臺；沖刷防護(hù)；斷面穩(wěn)定性

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段在陸地中進(jìn)行油氣的開采已經(jīng)不能滿足人們的基本需求，因此，近年來人們已經(jīng)將油氣開采的地域轉(zhuǎn)向海洋[1]。由于一些地域的限制，通過建設(shè)海油陸采平臺的形式開采油氣資源，不斷提高油氣資源儲備，是進(jìn)行油氣開采的主要形式。但是面對海水的沖刷，海油陸采平臺需要不斷提高自身的穩(wěn)定性，進(jìn)行沖刷防護(hù)。為此，文章中筆者針對海油陸采平臺的沖刷防護(hù)，通過具體試驗(yàn)，對其斷面穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。

一、工程概況

某油田進(jìn)海路與海油陸采平臺地處于渤海東北部的淺海區(qū)，平時(shí)水深為3m左右。此工程進(jìn)行施工的主要目的是對現(xiàn)有的油探路與井臺對其進(jìn)行強(qiáng)度的加固、提高，此工程的前端海油陸采平臺以及進(jìn)海路由于缺乏海堤的保護(hù)，再加上此區(qū)塊長時(shí)間受海浪的侵蝕，導(dǎo)致進(jìn)海路海底高程最深為-2.86m，海油陸采平臺海堤高程已經(jīng)達(dá)到-4.60m。經(jīng)過具體的水深策略得知，從該海域修建了臨探路與井臺之后，導(dǎo)致部分海底發(fā)生了顯著的變化，并且其路面標(biāo)高過低，導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土斷裂、井臺的頂端部分塌陷等現(xiàn)象。

二、進(jìn)行試驗(yàn)的基本目的

進(jìn)行本次實(shí)驗(yàn)的主要目的是為了在原來斷面的基礎(chǔ)上，對進(jìn)海路、海油陸采平臺的沖刷防護(hù)、斷面穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)，并提出相應(yīng)的解決措施。

三、該海域水質(zhì)條件

（一）設(shè)計(jì)水位

該工程的潮高基準(zhǔn)面以國家高程基準(zhǔn)面為準(zhǔn)；該工程的設(shè)計(jì)高水位為1.58m；低水位為-0.78m；該工程的極端高水位為3.52m。

（二）該工程水域的波浪要素設(shè)定

在此工程中所涉及波高采取淺水區(qū)的極限波高，其海底高程為-1.60～-4.51m，該地區(qū)海域的海底坡度在1.17～161%。之間，按照相關(guān)規(guī)定要求，本次試驗(yàn)中所設(shè)計(jì)波高以水深0.60倍為準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，其波浪的周期取數(shù)值為8.1s，最后在試驗(yàn)內(nèi)容為基準(zhǔn)，該工程所處水域的波浪要素如表一所示。

四、試驗(yàn)實(shí)質(zhì)

本次試驗(yàn)是在相關(guān)要求的基礎(chǔ)上，對進(jìn)海路、海油陸采平臺的沖刷防護(hù)以及斷面平臺的穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)研究。

五、試驗(yàn)所需儀器與流程

（一）試驗(yàn)所需儀器

1.造波體系。

此次試驗(yàn)的主要試驗(yàn)場所是長為40m、寬為1.3m，高度為1.3m的不規(guī)則形水槽。在水槽中其中一端設(shè)置不規(guī)則造波機(jī)[2]。在造波機(jī)的作用下所形成的波高最大值為0.25m，利用相關(guān)的控制系統(tǒng)對波高的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋，對波高進(jìn)行調(diào)整，在此基礎(chǔ)上弱化造波板在經(jīng)過二次反射的同時(shí)，影響試驗(yàn)的結(jié)果。在水槽的另外一端設(shè)置消能設(shè)備，設(shè)置其反射率要小于等于4%。

2.測試設(shè)備。

在進(jìn)行斷面穩(wěn)定性試驗(yàn)的過程中，對波高進(jìn)行測量需要不同的電容式浪高儀進(jìn)行共同測量，進(jìn)行波壓力的測試要分別選用直徑為20mm的壓力傳感器，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與整理需要使用應(yīng)用最為廣泛的SG2000系統(tǒng)進(jìn)行。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，利用相關(guān)設(shè)備對波高與液壓力同時(shí)進(jìn)行觀察，并且收集數(shù)據(jù)，對其進(jìn)行對比。所采用的浪高儀規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)量程是025m，并且其經(jīng)常測試的儀器性能十分穩(wěn)定，并且數(shù)據(jù)的精確度較高，十分適合試驗(yàn)中所需數(shù)據(jù)的收集與整理。

（二）設(shè)置試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷谋壤?/p>

根據(jù)相關(guān)規(guī)程的要求規(guī)定，斷面物理模型的長度需要比例尺λ不可以超過39，模型中所需要的原始入射液以及不規(guī)則波的波高大于等于3cm，譜峰值周期要大于0.9s，在試驗(yàn)水槽以及其結(jié)構(gòu)尺度的相關(guān)數(shù)值規(guī)定，全面了解試驗(yàn)所涉及的條件，選擇比較小的試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅壤摺?/p>

該工程中的進(jìn)海路以及海油陸采平臺的斷面試驗(yàn)，其中所涉及到的比例尺長度是受波浪與水槽等因素影響的。由于試驗(yàn)中的波浪要素為極限波高，考慮造波機(jī)自身的性質(zhì)與能力，因此，確定此次模型試驗(yàn)所需長度比例尺λ=24。

根據(jù)相關(guān)規(guī)程的規(guī)定，進(jìn)行模型試驗(yàn)所得結(jié)論要真實(shí)的反映出與原型相對應(yīng)的物理相關(guān)參數(shù)與問題。所以，在分析波浪和棧橋作用時(shí)，要以重力為主要的設(shè)計(jì)原理，并且確定時(shí)間比例尺λT=λL1[]2=5。

（三）實(shí)施測試過程

以本次試驗(yàn)確定的相關(guān)內(nèi)容，對該工程的海油陸采平臺的沖刷防護(hù)以及斷面穩(wěn)定性實(shí)施試驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上提出解決方案。

在試驗(yàn)的過程中，首先采用小波對斷面產(chǎn)生作用，隨后在對不同的情況進(jìn)行試驗(yàn)。

在相關(guān)規(guī)定要求的基礎(chǔ)上，對原型波浪進(jìn)行模擬，其產(chǎn)生作用的過程要大于2個(gè)小時(shí)，同時(shí)在此次試驗(yàn)的過程中，對于不同情況的試驗(yàn)產(chǎn)生作用的時(shí)間分別是25min、2min。

六、通過試驗(yàn)得出結(jié)論并提出意見

在海油陸采平臺、進(jìn)海路工程的沖刷防護(hù)與斷面穩(wěn)定性的模擬試驗(yàn)中，通過試驗(yàn)分析可以得出以下結(jié)論：

1.海油陸采平臺的拋石護(hù)底的長度應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，改為6m。

2.在海底高程1.1m的坡度處進(jìn)行2.7噸的扭工字塊體加護(hù)。

3.在進(jìn)海路面兩端的砼塊斷面修改為斜坡形式的塊斷面。

通過此次試驗(yàn)得知，該工程的海油陸采平臺斷面穩(wěn)定性較高，其護(hù)底塊石的穩(wěn)定性與寬度與規(guī)定要求相符。如果在工程中只是擺放單層的扭工字塊體，那么其自身的護(hù)面拋石被海浪吸出的可能性較大，并且為了避免泥沙的沖刷，由此提出建議，全面增加護(hù)底塊石的穩(wěn)定性與寬度[3]。

綜上所述，針對海油陸采平臺在沖刷防護(hù)、斷面穩(wěn)定性的相關(guān)問題，文章中筆者針對其進(jìn)行了試驗(yàn)分析，并且提出建議，為今后海油陸采平臺的穩(wěn)定性提供技術(shù)支持，為我國油氣能源的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]東野大鳴. 海油陸采平臺沖刷防護(hù)及斷面穩(wěn)定性試驗(yàn)研究[D].中國海洋大學(xué)，2015.16.

[2]王順華，劉波，魏光虎. 海油陸采平臺護(hù)底方案優(yōu)化研究——以勝利油田墾東12區(qū)塊3號平臺為例[J]. 海岸工程，2015，04：70-76.

[3]紀(jì)現(xiàn)壯. 灘海陸岸進(jìn)海路及平臺的質(zhì)量控制[J]. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2015，04：37-39.

作者簡介：朱虹（1983年），女，漢族，天津人，億力機(jī)械設(shè)計(jì)顧問（深圳）有限公司天津分公司。